9. Cómo conservar mediante la deshidratación y la concentración de alimentos?

El secado ha sido, desde tiempos remotos, un medio de conservación de alimentos. El

agua retirada durante este secado, deshidratación o concentración, puede ser eliminada

de los alimentos por las simples condiciones ambientales o por una variedad de

procesos controlados de deshidratación en los que se someten a técnicas que emplean

diferentes medios como calor, aire, frío, y ósmosis.

El secado al sol permite retirar agua hasta niveles del 15%, que es suficiente en algunos

casos. Por este sistema se requiere un espacio bastante grande y los alimentos

expuestos al sol son susceptibles a la contaminación y a pérdidas debidas al polvo, los

insectos, los roedores y otros factores.

Por las razones anteriores el secado al sol evolucionó a fin de realizarlo en recintos

interiores en donde las condiciones pudieran ser controladas en forma más eficiente.

Hoy en día el término deshidratación de alimentos se refiere al secado artificial bajo

control. Esta eliminación de agua puede ser casi completa y se busca prevenir al máximo

los cambios en el alimento, a fin de lograr luego, durante la reconstitución, obtener

productos lo mas parecidos a los alimentos originarios. Los niveles de humedad

remanente llegan alcanzar valores de 1 al 5%, según el producto. Por lo general la

calidad lograda en la de deshidratación es proporcional al costo del proceso aplicado,

existiendo sus excepciones.

Los procesos llamados de evaporación o concentración tienen como finalidad la

eliminación de solo una parte de agua de los alimentos, quizás una o dos terceras

partes, como en la preparación de jarabes, leches evaporadas o pasta de tomate.

Además de los fines de la conservación, la deshidratación se realiza para disminuir el

peso y el volumen de los alimentos. El peso se puede llegar a disminuir 8 veces su peso

original. Esto resulta evidentemente en ahorro en el costo del transporte y de los

empaques.

Un ejemplo de deshidratación donde solo se retira el agua, a fin de mantener las

características de aroma y sabor del producto es al obtención de café instantáneo.

Hay otras técnicas en las que se emplea calor durante el proceso de retiro de agua. Allí

se busca que sea lo más rápido posible, lo cual se logra teniendo en cuenta las siguientes

variables:

Area expuesta: Entre más dividido esté el alimento, hasta cierto límite, más posibilidades

hay para que el calor penetre y deshidrate.

Temperatura: Entre más alta sea la diferencia de temperatura entre el medio de

transmisión de calor el alimento mayor la velocidad de salida de humedad.

Velocidad del aire.

Humedad del aire.

Presión atmosférica

Por lo general la deshidratación produce cambios físicos, químicos y sensoriales en los

alimentos. Entre los cambios físicos están el encogimiento, endurecimiento y la

termoplasticidad. Los cambios químicos contribuyen a la calidad final, tanto de los

productos deshidratados como de sus equivalentes reconstituidos, por lo referente al

color, sabor, textura, viscosidad, velocidad de reconstitución, valor nutritivo y

estabilidad en el almacenamiento. Con frecuencia estos cambios ocurren solo en

determinados productos, pero algunos de los principales tienen lugar en casi todos los

alimentos sometidos a deshidratación, y el grado en que ocurren depende de la

composición del alimento y la severidad del método de secado.

Las reacciones de oscurecimiento pueden deberse a oxidaciones enzimáticas, por lo

que se recomienda inactivarlas mediante tratamientos de pasterización o escaldado.

El oscurecimiento también puede deberse a reacciones no enzimáticas. Estas se

aceleran cuando los alimentos se someten a altas temperaturas y el alimento posee

elevada concentración de grupos reactivos y el secado alcanza niveles del 15 a 20%.

Cuando se superan los niveles de deshidratación como el 2% los cambios en el color

son menos intensos.

Otra consecuencia de la deshidratación de alimentos es la dificultad en la rehidratación.

Las causas son de origen físico y químico, teniendo en cuenta por una parte el

encogimiento y la distorsión de las células y los capilares y por otra, la desnaturalización

de las proteínas ocasionada por el calor y la concentración de sales. En estas condiciones

estas proteínas de las paredes celulares no podrán absorber tan fácil de nuevo el agua,

perdiendo así la turgencia y alterando la textura que caracteriza a un determinado

alimento.

La pérdida parcial de componentes volátiles y de sabor es otro efecto de la

deshidratación. Por esto algunos métodos emplean atrapar y condensar los vapores

producidos en el secador y devolverlos al producto secado. Otras técnicas usan agregar

esencias y saborizantes que derivan de otras fuentes, o bien agregando gomas u otros

compuestos que reducen las pérdidas de sabor y aroma.

Los factores analizados se tienen en cuenta cuando se va a diseñar un equipo de

deshidratación de alimentos. Todo debe tender a lograr la máxima velocidad del secado,

con el mínimo de daño al alimento al costo más bajo. Para esto se debe trabajar en

forma interdisciplinaria para conseguir resultados óptimos.

El punto crítico es que el material biológico que son los alimentos nunca es

completamente homogéneo y tiende a comportarse de manera diferente debido a que

es diferente su composición inicial, cantidad y características del agua que posee; los

patrones de encogimiento, migración de solutos y más importante, que cambian sus

propiedades a lo largo de la operación de secado. Por todo lo anterior es definitivo

combinar unas buenas condiciones de proceso, equipos adecuados y experiencia con los

productos a deshidratar.

9.1 Métodos de secado.

Existen diferentes métodos de secado y un mayor número de modificaciones de los

mismos. El método escogido depende del tipo de alimento que se va a deshidratar, el

nivel de calidad que se puede alcanzar y el costo que se puede justificar. Existen entre

los métodos de secado por convección del aire, secadores de tambor o rodillo y

secadores al vacío. Algunos de estos sirven para alimentos líquidos y otros para sólidos.

Cada uno de estos métodos tiene un número mayor de variantes que se ajustan a las

necesidades de volúmenes y características de productos finales.

9.2 La concentración de alimentos

Esta forma de conservar los alimentos se realiza prácticamente por las mismas razones

que se emplea la deshidratación. Aquí también se reduce el peso y el volumen que

resultan en algunas ventajas inmediatas. Casi todos los alimentos líquidos que se van a

deshidratar se concentran antes de ser sometidos a la deshidratación. Los alimentos

concentrados más comunes incluyen productos como los jugos y néctares de frutas,

jarabes, mermeladas y jaleas, pasta de tomate, y otros. Estos últimos son bastante

estables debido a las altas presiones osmóticas que los caracterizan.

Cuando los microorganismos se ponen en contacto con estos productos concentrados,

sufren una pérdida de agua que resulta letal para su desarrollo. Estos alimentos se

conservan por tiempos prolongados sin refrigeración, aunque estén expuestos a la

contaminación microbiana, a condición que no sean diluidos arriba de un punto crítico

de concentración por medio de la asimilación de humedad, por ejemplo del medio

ambiente circundante.

La concentración crítica de azúcar o de sólidos solubles varía según el tipo de

microorganismo, la acidez del medio y la presencia de otros nutrientes, pero

normalmente cerca de un 65-70% de sacarosa en solución detiene el crecimiento de

todos los microorganismos en los alimentos.

Entre los métodos de concentración mas empleados esta el solar, muy empleado para

obtener sal del agua de mar. Otra forma de concentrar son las marmitas abiertas

calentadas principalmente con vapor para elaborar mermeladas y jaleas. Existen los

evaporadores de película descendente, película delgada y al vacío.

Otra técnica de concentrar es mediante congelación. Esta técnica llamada

Crioconcentración se basa en que al congelarse un alimento sólido o líquido, no todos

sus componentes se congelan inmediatamente. Primero se congela una parte del agua,

y ésta forma cristales de hielo que permanecen suspendidos en la mezcla. La solución

alimenticia que permanece sin congelar tiene entonces una mayor concentración de

sólidos. Este efecto va aumentando a medida que más agua se va congelando.

De esta forma es posible separar los cristales de hielo formados inicialmente antes de

que se congele toda la mezcla. Una forma de separar el hielo es mediante centrifugación

a través de un tamiz de malla fina. La solución de alimento concentrado sin congelar

pasa por el tamiz, en tanto que los cristales de agua congelada son retenidos y luego

separados.

La ósmosis directa es otra técnica que permite concentrar a temperatura ambiente

alimentos sólidos. Un caso típico que son las frutas en trozos, que al ser sumergidas en

soluciones concentradas de azúcares, por el fenómeno de ósmosis el agua de las

células de las frutas sale a diluir el jarabe exterior. De esta forma la fruta se concentra

y el jarabe se diluye progresivamente con el agua y ciertos compuestos solubles de la

fruta capaces de salir de ésta a través de la membrana o paredes celulares.

Estos compuestos son los que contribuyen a comunicar al jarabe el sabor, color y

aroma de una determinada fruta. Este jarabe puede servir para endulzar jugos,

mermeladas, jaleas o cualquier otro derivado de las frutas o productos lácteos.

La concentración elevada del jarabe o compuesto que rodea los trozos de fruta no

permite el crecimiento microbiano, además evita el contacto directo con el oxigeno, y

todo esto en condiciones ambientales, sin necesidad de invertir de manera importante

en energía o en equipos sofisticados para lograr concentrar este tipo de alimentos.

En la técnica de ósmosis directa son factores importantes que influyen en la velocidad

de deshidratación la temperatura, agitación, presión, composición del sistema,

cantidad de área expuesta, tipo de membrana y características de los trozos de fruta.

1. INTRODUCCION.

Una alternativa del hombre para aprovechar mas y mejor los alimentos que se producen

en épocas de cosecha es conservarlos mediante la disminución del contenido de agua.

Para esto, desde la antigüedad empleó el secado al sol y en algunos casos lo

complementó con la impregnación de sal.

Hoy, la investigación tecnológica busca la aplicación de otras técnicas mas eficientes de

deshidratación, bajo condiciones controladas para producir mayores volúmenes de

mejor calidad.

Desafortunadamente durante la deshidratación de las frutas ocurren cambios mas o

menos intensos que disminuyen en calidad y cantidad el contenido de nutrientes básicos

para la dieta humana y cambian las características sensoriales de los productos. En un

intento para evitar estos efectos se emplean aditivos que contrarestan el desarrollo de

microorganismos y previene o reponen los cambios ocasionados por los procesos

aplicados.

En la actualidad existe una amplia tendencia mundial por la investigación y desarrollo de

técnicas de conservación de alimentos que permitan obtener productos de alta calidad

nutricional, que sean muy similares en color, aroma y sabor a los alimentos frescos y que

no contengan agentes químicos Conservantes.

Entre las técnicas que son objeto de investigación en la sección de vegetales del ICTA.,

para su aplicación en frutas se halla la deshidratación Osmótica Directa.

Esta técnica de conservación permite obtener productos que reúnen las características

arriba mencionadas (productos de alta calidad nutricional, que sean muy similares en

color, aroma y sabor a los alimentos frescos y que no contengan agentes químicos

conservantes) y además los costos de producción son más bajos, si se compara con las

técnicas que emplean calor o frío para los diferentes procesos de deshidratación.

2. FUNDAMENTOS DE LA DESHIDRATACIÓN OSMOTICA DIRECTA

Con el objeto de definir la ósmosis, es preciso definir antes la difusión.

Difusión = proceso por el cual, un grupo de partículas se distribuye de manera uniforme

en un medio. Se encuentra impulsado por la energía cinética que tienen las moléculas,

por la cual se hallan en continuo movimiento y se produce por diferencia de

concentración entre regiones, esto es, siguiendo los gradientes de concentración.

La OSMOSIS fenómeno de difusión de líquidos o gases, a través de una sustancia

permeable para alguno de ellos.

= difusión pasiva, caracterizada por el paso del agua o disolvente, a través de la

membrana semipermeable, desde la solución más diluida a la más concentrada.

presión osmótica, a aquella que seria necesaria para detener el flujo de agua a

través de la membrana semipermeable.

De lo anterior se puede deducir que a mayor concentración de solutos en un

compartimento, que puede ser una célula, mayor será la presión osmótica que posea, es

decir mayor será su capacidad de absorber agua de la solución más diluida, de la cual

esta separada por la membrana permeable al agua.

Las paredes o membranas biológicas que constituyen las paredes de las frutas son

semipermeables, es decir que permiten el paso de sustancias como el agua pero no el de

moléculas más grandes y complejas, a no ser que se haga por fenómenos especiales.

3. EMPLEO EN LA DESHIDRATACION OSMOTICA EN FRUTAS.

La aplicación del fenómeno de ósmosis en la deshidratación de frutas se puede lograr

debido a que un buen número de frutas, como es el caso de la fresa, papaya, mango o

melón entre otras, cuentan con los elementos necesarios para inducir la osmosis.

Estos elementos corresponden a la pulpa, que en estas frutas consiste en una estructura

celular más o menos rígida que actúa como membrana semipermeable. Detrás de estas

membranas celulares se encuentran los jugos, que son soluciones diluidas, donde se

hallan disueltos sólidos que oscilan entre el 5 a 18% de concentración. Si esta fruta

entera o en trozos se sumerge en una solución o jarabe de azúcar de 70%, se tendría un

sistema donde se presentaría el fenómeno de ósmosis.

Los jugos en el interior de las células de la fruta están compuestos por sustancias

disueltas en agua, como ácidos, pigmentos, azúcares, minerales, vitaminas, etc. Algunas

de estas sustancias o compuestos de pequeño volumen, como el agua o ciertos ácidos,

pueden salir con cierta facilidad a través de orificios que presenta la membrana o pared

celular, favorecidos por la presión osmótica que ejerce el jarabe de alta concentración

donde se ha sumergido la fruta.

La presión osmótica presente será mayor en la medida que sea mayor la deferencia de

concentraciones entre el jarabe y el interior de los trozos de la fruta. El efecto de esta

diferencia se ve reflejado en la rapidez con que es extraída el agua de la fruta hacia el

jarabe. El valor de esta diferencia en el ejemplo anterior permite que los trozos de fruta

se pierdan cerca del 40% del peso durante cerca de 4 horas de inmersión.

La posibilidad de que la sacarosa del jarabe entre en la fruta dependerá de la

impermeabilidad de las membranas a este soluto. Por lo general los tejidos de las frutas

no permiten el ingreso de sacarosa por el tamaño de esta molécula, aunque si pueden

dejar salir de la fruta moléculas mas sencillas como ciertos ácidos o aromas.

En circunstancias como el aumento de temperatura por escaldado previo de las frutas,

la baja agitación o calentamiento del sistema se puede producir ingreso de sólidos

hasta un 6 a 10 %.

Como hasta ahora se ha visto, de las características y las condiciones en que se realice el

proceso, dependerán los fenómenos que dentro del sistema fruta:jarabe se presenten.

Este proceso que es muy sencillo de llevar a cabo, tiene una metodología propia que

puede ser aplicada en condiciones nada especiales como se presenta a continuación.

4. DESCRIPCION DEL PROCESO

El proceso de obtención de frutas deshidratadas mediante ósmosis directa se realiza de

la siguiente forma (ver esquema):

ESQUEMA 1: PROCESO DE DESHIDRATACIÓN OSMOTICA DE FRUTAS

Preparación de la fruta:

Se debe seleccionar una fruta que posea estructura celular rígida o semirígida. Es decir,

que se puede cortar en trozos como cubos, tiras o rodajas.

No servirían para este propósito la pulpa de maracuyá o lulo maduro, es decir frutas que

posean pulpa líquida.

La fruta se lava, y puede trabajarse entera o en trozos.

Si la piel es muy gruesa y poco permeable no permite una deshidratación rápida. En este

caso se puede retirar la cáscara o aplicarle un tratamiento de permeabilización.

El tratamiento de permeabilización puede consistir en:

- disolver la película de cera con una sustancia apropiada

- someter la fruta a un tratamiento de escaldado, durante un tiempo de 1 a 3

minutos.

El escaldado disminuye la selectividad de las paredes de las células, con lo que se

acelera la deshidratación.

Deshidratación osmótica:

El agente osmodeshidratante debe ser un compuesto compatible con los alimentos

como el azúcar de mesa, (sacarosa) o jarabes concentrados como la miel de abejas o

jarabes preparados a partir de azúcares.

La sal de cocina no es empleada para deshidratar frutas

por la posibilidad de comunicarle un sabor desagradable,

aunque se ha agregado en mínima cantidad al jarabe de

azúcar para aumentar la velocidad de deshidratación.

Otros compuestos como los presentados en la tabla 1.

Pueden ser empleados, todo dependerá de la

disponibilidad y rentabilidad del mismo.

La fruta en trozos se sumerge en el jarabe o se impregnan

con el azúcar dentro de un recipiente de plástico o acero inoxidable.

De inmediato el agua de la fruta sale hacia el jarabe, debido a la presión osmótica que se

genera dentro de este.

La mayor velocidad de osmodeshidratación se produce en los momentos iniciales, que

es cuando la diferencia de concentraciones entre el interior y el exterior de la fruta es la

mayor.

Los niveles de pérdida de peso promedio en las frutas más ensayadas como piña,

mango, guayaba o papaya es de alrededor del 40%, al cabo de cerca de seis horas de

inmersión en jarabe con agitación y 20 a 25 °C.

El fenómeno mas importante que se presenta es la salida de agua, pero paralelo a este

se puede presentar un ingreso de sólidos del jarabe al interior de la fruta.

Al final del proceso la diferencia entre la salida y el ingreso de sólidos total en la fruta

hace que aumente la proporción de sólidos en su interior.

Este aumento de sólidos proporciona estabilidad a la fruta debido a que su agua se hace

menos disponible para procesos de deterioro natural o para el desarrollo de

microorganismos que lo pueden invadir.

Procesos complementarios:

La fruta parcialmente deshidratada a niveles del 40 - 50% de pérdida de agua no es

completamente estable a condiciones ambientales, pero sí lo es más que la fruta

fresca.

El proceso de osmodeshidratación se puede aplicar hasta niveles donde la fruta

pierde cerca del 70 al 80% de su humedad si se deja el tiempo suficiente dentro de

sacarosa o un jarabe de 70%. El producto mantiene bastante aceptables sus

características especificas que en la mayoría de los casos.

- Los trozos se extraen del jarabe y la mayor parte de este se retira por medio de un

rápido enjuague y escurrido.

- Los trozos, según el grado de deshidratación alcanzado, se puede someter a

procesos complementarios que le darán mayor estabilidad hasta el punto de

poderse mantener a condiciones ambientales con un empaque adecuado.

Algunos de los procesos complementarios son refrigeración, congelación, pasterización,

liofilización, secado con aire caliente, adición de conservantes o envasado en vacío.

Con estos procesos se logra prolongar la vida útil de almacenamiento de los productos,

dependiendo de la utilización que se le vaya a dar.

Envasado:

En general las características del material de envasado deben responder al nivel de

estabilidad esperado del producto.

Un producto sometido a deshidratación osmótica, como único sistema de estabilización

y ha alcanzado un nivel de humedad inferior al 30%, se puede conservar a temperatura y

humedad relativas de un ambiente que puede poseer alrededor del 65% de humedad y

una temperatura entre los 6 y los 22ºC.

En estos casos no requiere un envasado especial. Puede ser construido con película de

papel celofán o polietileno delgado, para que la humedad que por difusión se desprenda

del alimento salga al ambiente.

Si por el contrario el nivel de estabilidad logrado por osmosis es bajo y se necesita

complementarlo con pasterización o refrigeración, el envasado debe ser una película

de baja permeabilidad a gases, es decir que no deje entrar ni salir vapor de agua y

menos ingresos de microorganismos.

La película puede ser a base de polipropileno o una multicapa con aluminio. Otra

alternativa es envasarlo en vidrio, cuidadndo que cuando se cierre el frasco el producto

posea una carga microbiana muy baja y además se complete su conservación con

almacenamiento refrigerado.

El grave riesgo que se puede, es colocar el producto de mediana o baja estabilidad en un

empaque cerrado, sin complementar la ósmosis con otra técnica de conservación que

incluya calor o frío o agentes conservantes, de manera que hongos o levaduras puedan

desarrollarse y deteriorar el producto.

Una técnica complementaria recomendada para un producto parcialmente

deshidratado por ósmosis es exponerlo a un ambiente seco (60-70% de humedad)

durante 24 a 48 horas, para que se deshidrate un poco mas y se pueda conservar sin

envasado hermético. Este producto tendrá la apariencia y características de la común

uva pasa.

También suele utilizarse la deshidratación por calor, consiste en aplicar aire caliente a un

trozo de fruta, de manera tal que esta evapore el agua de su interior.

5. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE

DESHIDRATACION.

La reducción del peso de la fruta sumergida en la

solución o jarabe concentrado durante un tiempo

determinado, puede ser tomado como indicador

de la velocidad de deshidratación. Ver figura 1 a

continuación

Figura 1 Curva A: Reducción porcentual de peso (% WR) en

función del tiempo , de las muestras de manzana en cubos sumergidos en una solución de sacarosa de 60

Bx.

Curva B: Variación de la concentración (Bx) del jarabe durante el proceso osmótico ( de Lerici et al ., 1977).

La velocidad de pérdida de peso de una determinada fruta sucede inicialmente de

manera más acelerada con un progresivo retardo a medida que avanza el tiempo de

contacto con el jarabe.

Existen varios factores que influyen en la velocidad de deshidratación. Dichos factores

están estrechamente relacionados con las características propias de la fruta y del jarabe,

y con las condiciones en que se pongan en contacto estos componentes de la mezcla.

Factores que dependen de la fruta son:

- la permeabilidad de las paredes celulares o membranas celulares

- las características estructurales de las mismas

- la cantidad de superficie que se ponga en contacto con el jarabe

- la composición de los jugos interiores de la pulpa.

La pulpa entera con cáscara, de características cerosas como la del higo, al ser

sumergida en el jarabe sufrirá una deshidratación mas lenta que una fruta sin cáscara.

Lo anterior se presenta por el " obstáculo " que constituye para la salida del agua, la

cáscara que contiene sustancias de carácter aceitoso o ceroso.

La aplicación de pre-tratamientos son sustancias que disuelven las ceras o el escaldado,

aumenta la permeabilidad de las paredes.

Los trozos de piña sumergidos en jarabe pierden mayor cantidad de agua que las rodajas

de banano en el mismo tiempo, debido a la estructura más " apretada " y la mayor

cantidad de almidones que posee el banano.

De manera análoga, perderán agua mas rápido los trozos de piña en forma de cubos de

2cm, que las rodajas de 10cm de diámetro. Esto es debido a la mayor superficie

específica expuesta al jarabe que tiene la forma de cubos.

Factores que dependen de las características del jarabe:

- la composición

- la concentración

Dependiendo de la naturaleza química de los compuestos empleados para preparar el

jarabe, es decir su composición, estos van a ejercer una diferente presión osmótica.

Esta fuerza osmótica (osmosidad), expresa el número de moles de cloruro de sodio por

litro necesarios para obtener una solución con la misma presión osmótica que la

solución jarabe. Ver tabla 1.

Esta osmosidad será mayor si el peso molecular del compuesto es más bajo y su

capacidad ionizante es alta.

El peso molecular y el tamaño del compuesto con el que está preparado el jarabe,

también influyen para que se produzca el fenómeno de ingreso de este compuesto a la

fruta a través de la membrana, paralelo a la salida de agua de la fruta hacia el jarabe.

El ingreso de los sólidos es del orden del 3 al 10% del total de los sólidos de la fruta y se

produce a mayor velocidad durante los primeros minutos de inmersión. Ver figura 4

Figura 4. Evolución de algunas

variables en el curso de la

deshidratación osmótica de manzanas

en cubos sumergidas en jarabe de

glucosa de 51 ºBx.

Aw= actividad e agua;

%WR= Reducción porcentual de peso;

WL=gramos de agua extaida de la

muestra;

%WC=contenido porcentual de agua

en la muestra;

SG=Aumento en gramos de las

sustancias sólidas en la muestra.

Los datos se refieren a 100 gramos de producto fresco. (WC inicial= 82.47%)

La concentración del jarabe influye directamente sobre la velocidad, porque al

mantener una alta diferencia de concentraciones a un lado y a otro de la membrana, se

incrementa mas la presión osmótica, favoreciendo un rápido flujo de agua a través de la

misma en busca del equilibrio. (Ver figura 2 a continuación).

Figura 2. Reducción porcentual de peso

( % WR) en función del tiempo, de

muestras de manzana en cubos

sumergidos en una solución de sacarosa de

diferentes concentraciones en Bx. ( Lerici,

1977).

Factores relacionados con las condiciones del sistema fruta:jarabe.

- la temperatura

- la agitación

- la relación fruta: jarabe.

El aumento de la temperatura del sistema va a producir cambios en la permeabilidad de

la pared celular y en la fluidez del jarabe.

El aumento de la permeabilidad produce una mayor velocidad de deshidratación,

debido a la mayor movilidad de las moléculas y a la pérdida de la selectividad de la

membrana, la cual permite un mayor intercambio de agua que sale de la fruta, pero

también un mayor ingreso de solutos o componentes del jarabe.

Esto reforzado por el contacto mas intimo entre el jarabe, que por acción del calor se

ha hecho menos espeso, y las paredes de las células. (er figura 3 a continuación).

Figura 3. Reducción porcentual

de peso (% WR) en función del

tiempo, de muestras de manzana

en cubos sumergidos en una

solución de sacarosa de 60 Bx

mantenida a diferentes

temperaturas ( Lerici, 1977)

La agitación periódica al sistema también produce un importante aumento en la

velocidad de deshidratación.

A medida que avanza el tiempo de contacto de la fruta con el jarabe, esta se va

rodeando de su propia agua, la cual se va difundiendo lentamente por el jarabe

concentrado. Al estar rodeada de agua la fruta, la diferencia de concentraciones entre el

jarabe y la pared celular se hace menor, con lo que también se disminuye la velocidad de

salida de agua.

Si el sistema es agitado, el agua que ha salido es retirada del contacto de la pared y será

reemplazada por jarabe concentrado que permitirá el nuevo establecimiento de una alta

diferencia de concentración entre el aumento de la velocidad de deshidratación.

De igual forma se ha detectado un menor ingreso de soluto del jarabe al interior de la

fruta si se mantiene la agitación. Esto se podría explicar por la dificultad que produce el

flujo de agua que sale de la fruta a las moléculas de soluto que traten de ingresar, es

decir el soluto iría en contra de la corriente del agua de la fruta.

Otro factor que aumenta la velocidad de deshidratación es la relación fruta: jarabe.

Cuando esta relación es una parte de fruta por una de jarabe, disminuye la velocidad,

debido a que el agua que sale de la fruta diluye el jarabe más rápidamente que si la

relación fruta:jarabe se cambia a 1:3.

Recientemente se ha incluido otro factor que puede acelerar el proceso de

deshidratación, como es la disminución de la presión atmosférica mediante aplicación

de vacío al sistema. Esta técnica permite la salida de gases ocluidos en el interior de las

paredes de la fruta los cuales son una barrera para la osmodeshidratación. Además la

disminución de la presión permite una salida más rápida del agua por la ausencia parcial

de la barrera que ejerce la fuerza de la gravedad sobre la pared celular.

También existen otros parámetros diferentes a la pérdida de peso, que permiten

visualizar de manera más completa la evolución y efectos de la osmodeshidratación en

la fruta y en el jarabe.

Estos parámetros son: el contenido de agua (WC, Water contain) que permanece en la

fruta, la pérdida de agua (Wl,Water Loss), la ganancia de sólidos (SG, solids gain), que

proviene del jarabe y la actividad del agua, (AW).

Este último parámetro es muy importante porque se puede medir directamente de la

fruta, de manera similar a como se mide la humedad, solo que se hace en un equipo

específico y no mide el contenido de agua sino la real disponibilidad del agua por parte

de los microorganismos o para su empleo en reacciones bioquímicas. Dependiendo del

valor obtenido se sabrá si la fruta es estable o no para el desarrollo de cierto tipo de

deterioro.

Figura 4. Evolución de algunas variables en el

curso de la deshidratación osmótica de manzanas

en cubos sumergidas en jarabe de glucosa de 51

ºBx.

Aw= actividad e agua;

%WR= Reducción porcentual de peso;

WL=gramos de agua extaida de la muestra;

%WC=contenido porcentual de agua en la

muestra;

SG=Aumento en gramos de las sustancias sólidas

en la muestra.

Los datos se refieren a 100 g de producto fresco.

(WC inicial= 82.47%)

6. CARACTERISTICAS Y USOS DE LAS FRUTAS Y LOS JARABES OBTENIDOS.

Las frutas obtenidas mediante esta técnica pueden tener diferentes características

según el grado de estabilidad que se consiga.

Este grado de estabilidad dependerá:

- del nivel de deshidratación alcanzado durante la inmersión en el jarabe

- de la aplicación de técnicas complementarias de conservación.

Cuando se necesita un producto derivado de una fruta lo más parecido a la fruta fresca

pero de alta estabilidad, se debe recurrir a complementar el producto mediante otras

técnicas de conservación como el frío (refrigerado, congelado), el calor (escaldado ,

pasterizado) o los aditivos (sulfitado, sorbato, benzoato, ácido ascórbido).

Generalmente mediante esta técnica se obtienen frutas que han perdido cerca del

40% de su contenido en agua, lo que las convierte en productos semielaborados que no

son estables a temperatura ambiente.

En estas condiciones estas frutas pueden servir de materias primas semielaboradas

empleadas por otras industrias como pueden ser, la de pastelería, la láctea, la de pulpas

para obtener concentrados.

También se pueden emplear como productos estables a condiciones ambientales

cuando han llegado a perder cerca del 70 % del agua , semejante a las uvas pasas,

pudiéndose emplear como tentempiés solos o mezclados.

JARABES

Los jarabes usados y resultantes de la deshidratación también pueden ser utilizados

como ingredientes de otros productos.

En los jarabes, después de haber sido retirada la fruta, permanecen compuestos

extraídos de la misma, que conservan las características de aroma, sabor y algo de color

genuinos.

Los aromas y sabores propios de las frutas, son atrapados y estabilizados por los

compuestos concentrados en el jarabe.

Teniendo en cuenta las nuevas características de los jarabes, se pueden utilizar como

edulcorantes de productos específicos, como sería el caso de néctares, yogurts, salsas

para helados o productos lácteos con características de esa fruta.

Estos jarabes también pueden ser reutilizados en nuevos procesos de deshidratación, si

son llevados a concentraciones adecuadas para generar su fuerza osmótica y además

evitar la posibilidad de fermentación.

Esta interesante aplicación ha permitido comprobar que las frutas sumergidas en

jarabes reutilizados, poseen mejores características sensoriales que las frutas que se

deshidratan en jarabes frescos. La explicación es que en un jarabe fresco además de

extraer agua, también atrapa aromas sabores y colores de la fruta como se mencionó

antes.

Por su parte el jarabe reutilizado no "atrapa" estos compuestos, sino que por el

contrario, si la fruta que se sumerge, esta deficiente en alguno de estos, trata de

alcanzar el equilibrio y terminará con mayor y mejor aroma y sabor. En estos jarabes

reutilizados el fenómeno que con mayor fuerza se presenta es la salida de agua de la

fruta al jarabe, para compensar la presión osmótica que se ejerce al interior del jarabe.

7. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA OSMOSIS.

Algunas de las ventajas logradas están relacionadas con la conservación de la calidad

sensorial y nutricional de las frutas.

El agua que sale de la fruta al jarabe de temperatura ambiente y en estado líquido, evita

las pérdidas de aromas propios de la fruta, los que si se volatilizarían o descompondrían

a las altas temperaturas que se emplean durante la operación de evaporación que se

practica durante la concentración o deshidratación de la misma fruta mediante otras

técnicas.

La ausencia de oxígeno en el interior de la masa de jarabe donde se halla la fruta, evita

las correspondientes reacciones de oxidación (pardeamiento enzimático) que afectan

directamente la apariencia del producto final.

La deshidratación de la fruta se produce sin romper células, permite mantener una alta

calidad y conservación de las características nutricionales propias de la fruta.

La fruta obtenida conserva en alto grado sus características de color, sabor y aroma.

Además, si se deja deshidratar suficiente tiempo es estable a temperatura ambiente (18

ºC) lo que la hace atractiva a varias industrias.

La relativa baja actividad de agua del jarabe concentrado, no permite el fácil desarrollo

de microorganismos que rápidamente atacan y dañan las frutas en condiciones

ambientales.

Esta técnica también presenta interesantes ventajas económicas, teniendo en cuenta la

baja inversión inicial en equipos, recipientes, mano de obra no cualificada, sin consumo

de energía eléctrica y además los jarabes que se producen, pueden ser reutilizados o

vendidos para la elaboración de yoghurts, néctares, etc.

Por otra parte el uso de azúcar (sacarosa) o jarabes y melazas están disponiblessin

problemas y so muy asequibles.

Entre las limitaciones que presenta esta técnica de ósmosis está que no a todas las

frutas puede aplicarse. Por ahora solo se emplean las frutas que presentan estructura

sólida y pueden cortarse en trozos.

Tampoco se recomiendan para las frutas que poseen alto número de semillas de

tamaño mediano como la mora o guayaba.

Algunas frutas pueden perder su poca acidez como el mango o la piña, aunque se puede

corregir este inconveniente ajustando la acidez del jarabe a fin de que la relación de

sabor ácido-dulce sea agradable al gusto.

Una característica en la operación de inmersión de la fruta en el jarabe es la flotación.

Esto es debido a la menor densidad de la fruta que tendrá 5 a 6 veces menos brix que el

jarabe y además a los gases que esta puede tener ocluidos. Cuando se intenta sumergir

toda la masa de fruta dentro del jarabe se forma un bloque compacto de trozos que

impiden la circulación del jarabe a través de cada trozo, con lo que se obtiene la ósmosis

parcial de la fruta.

Las frutas obtenidas, dependiendo del grado de deshidratación, por lo general no son

productos estables, sino semielaborados que pueden complementarse con otras

técnicas que podrían encarecer el producto final.

También se presentan inconvenientes con el manejo de los jarabes. Algunos de estos

inconvenientes están relacionados con el almacenamiento de los altos volúmenes que

se necesitan, su reutilización una vez se hayan concentrado de nuevo; el

enturbiamiento que se genera por el desprendimiento de solutos y partículas de las

frutas allí sumergidas; el riesgo de contaminación microbiana cuando ha descendido a

niveles inferiores a 60°Bx; la resistencia de los microorganismos a los tratamientos

térmicos higienizantes;

Surge por tanto la necesidad de conservar los jarabes almacenados bajo condiciones que

eviten su fermentación.

Finalmente está la presencia de insectos que se puede generar en los sitios donde se

manejan estos jarabes debido a la atracción que estos tienen por los aromas frutales

que con el tiempo se pueden tornar difíciles de erradicar.

8. ALGUNOS RESULTADOS

Las frutas con las que se han hecho algunos ensayos preliminares son: banano, breva,

curuba, feijoa, fresa, guayaba, mango, manzana, melón, mora, papaya, papayuela,

patilla, pera, piña, pitaya, tomate de árbol y uchuva.

Por ejemplo. Los niveles de perdida de agua alcanzados después de 12 horas de

inmersión en jarabe de sacarosa de 70 Brix, de diferentes frutas en trozos, se presentan

en la siguiente tabla:

Las características de los productos obtenidos se podrían resumir así:

Las rodajas de banano se alcanzan a pardear ligeramente si están muy maduras o no se

sumergen pronto en el jarabe. Una alternativa es sumergirlos en una solución de ácido

ascórbico inmediatamente se cortan y luego si sumergirlos en la solución

osmodeshidratante de jarabe. Los trozos adquieren un sabor mas intenso.

La moras tardan mas del promedio de las demás frutas por las características de su piel.

Con previo congelado de la fruta y aplicación de la osmosis se acelera la deshidratación.

Las peras pueden también pardearse ligeramente sobre todo antes de sumergirlas en el

jarabe. Se puede seguir el proceso anotado para banano.

La deshidratación de curuba permite obtener una pulpa concentrada sin empleo de alta

temperatura y sin cambios de color o aroma.

La fresa pierde mucho de su sabor característico que pasa al jarabe.

La deshidratación del higo es lenta debido a la impermeabilidad de las cáscara. Esta

aumenta con el escaldado previo que se le puede dar.

La feijoa (familia de la guayaba) en rodajas permite obtener una fruta ligeramente

pardeada; la cáscara posee un fuerte sabor característico y el jarabe resultante es

altamente aromático. La variedad más adecuada es la que posee una pulpa firme, similar

a la guayaba.

9. BALANCE DE MATERIA

1. En el caso de reutilizar el jarabe empleado en la deshidratación osmótica, este debe

ser concentrado nuevamente hasta los niveles adecuados. La concentración se realiza

para:

recuperar su capacidad deshidratante,

aprovechar los aromas y sabores que se desprendieron de la fruta en la primera

osmodeshidratación y

para evitar su deterioro.

El deterioro del jarabe puede consistir en una fermentación o simplemente un

enturbiamiento natural.

En caso de presentarse la fermentación, que es muy grave por el sabor y aroma que se

genera, en cuyo caso se recomienda no volver a emplear. La fermentación se produce

porque la concentración de solutos es baja y permite el desarrollo cada vez mas

acelerado de microorganismos. Normalmente la descomposición de los azúcares elevan

las concentraciones de alcohol, esteres y ácidos de sabor y olor desagradables.

Esta carga crece aceleradamente si la concentración del jarabe alcanza niveles

menores de 60%, a los que se llegan por la dilución que produce el agua que sale de las

frutas sumergidas.

Para prevenir este deterioro, se puede ajustar el pH a niveles mas bajos o agregar

agentes microbicidas.

Los grados Brix

(símbolo °Bx) sirven

para determinar el

cociente total de

sacarosa o sal disuelta

en un líquido; es una

medida de la

concentración de

azúcar en una

disolución. Una

solución de 25 °Bx

contiene 25 g de

azúcar (sacarosa) por

100 g de líquido.

Esquema2: del

balance de materia en la deshidratación de fruta con sacarosa

La turbidez que con las repetidas inmersiones de frutas se alcanza, no es problema

importante en la calidad del producto final, ya que el efecto que verdaderamente

interesa es el deshidratante, que depende de la concentración del jarabe.

Las dos formas de alcanzar la adecuada concentración del jarabe, antes de la inmersión

del nuevo lote son:

- la adición de azúcar (u otro soluto)

- o la evaporación de agua. (analizar esquema adjunto).

Adición de azúcar

Se logra a partir de los cálculos que se realizan para conocer la cantidad de azúcar que se

debe agregar al jarabe que se tiene. Por este método la cantidad de jarabe se va

incrementando después de cada proceso. La ventaja de esta alternativa es que no se

requiere de energía para la reutilización del jarabe. Ver figura 7

Evaporación

Esta forma si requiere energía y se logra mediante la concentración por evaporación

controlada de parte del agua del jarabe. Esta concentración se puede realizar bien sea a

presión atmosférica o al vacío.

FUTUROS DESARROLLOS

Los reportes en literatura se limitan máximo a aplicaciones de osmodeshidratación a

nivel de Planta piloto. Se necesita resolver los problemas teóricos y prácticos al

aumentar la escala de producción mediante el proceso osmótico. Existen problemas

ingenieriles relacionados con el movimiento de grandes volúmenes de soluciones

concentradas de azúcar y equipos para operación continua. También están los

problemas de agitar jarabes de alta viscosidad o el problema de la flotación del producto

por la diferencia de densidad con el agente osmótico.

Otro aspecto es investigar sobre la prevención de la fermentación de los ingredientes

durante el proceso, a fin de, evitar grandes problemas cuando se logre escalar a nivel de

Planta industrial.

Se necesita profundizar también en el estudio de modelos matemáticos relacionados

con el flujo simultáneo en contracorriente de materia durante el proceso osmótico, es

decir de la salida de agua desde la fruta e ingreso de soluto del agente osmótico hacia la

fruta.